[发明专利]空气分离方法和装置

权利要求书

1.一种分离空气以生产氧和氮联产品的方法，所述方法包括：

冷却经压缩和纯化的包含空气的流；

在主蒸馏塔内部对经压缩和纯化的流进行精馏，以产生富氮蒸气塔顶馏出物和粗液氧；

通过至少部分地将由粗液氧组成的粗液氧流减压而在辅助蒸馏塔内部产生富氧液体和含有不小于5.0体积%的氧的辅助塔顶馏出物，在所述辅助蒸馏塔内部用上升的汽提气对所述粗液氧流进行汽提并且通过与由所述富氮蒸气塔顶馏出物所组成的富氮蒸气流进行间接热交换而使所述富氧液体部分蒸发，由此产生液氮流、汽提气和剩余的富氧液体；

用至少部分的所述液氮流在所述主蒸馏塔中回流；

通过使所述剩余的富氧液体流与具有不小于空气的氮浓度的氮浓度的气态流进行间接交换热使得所述剩余的富氧液体流部分蒸发，而由所述剩余的富氧液体形成富氧蒸气馏分；

由所述蒸气馏分形成氧产品流；由所述富氮蒸气塔顶馏出物形成氮产品流；由所述辅助塔顶馏出物形成废物流；和

使所述氧产品流、所述氮产品流和所述废物流与所述经压缩和纯化的流进行间接热交换。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述辅助塔顶馏出物仅仅是通过在辅助蒸馏塔内部对所述粗液氧流进行汽提而产生。

3.如权利要求1所述的方法，其中用部分的所述液氮流在所述主蒸馏塔中回流；

在辅助蒸馏塔的汽提段的内部进行所述粗液氧流的汽提；

在所述辅助蒸馏塔内部对所述粗液氧流进行汽提产生含氮和氧的蒸气流；和

通过将所述含有氮和氧的蒸气流导入所述精馏段而在位于所述汽提段上方的所述辅助蒸馏塔的精馏段中的所述辅助蒸馏塔的内部对所述含氮和氧的蒸气流进行精馏，并且用另一部分的所述液氮流在所述辅助蒸馏塔中因此在所述精馏段中回流，由此提高在所述剩余富氧液体内部的氧回收。

4.如权利要求1所述的方法，其中：

在所述辅助蒸馏塔内部收集所述富氧液体；和

通过使由所述富氧液体组成的富氧液体流和所述富氮蒸气流通过直流式热交换器而使所述富氧液体部分地蒸发，以便形成所述汽提气和作为所述辅助蒸馏塔的塔底物而汇集的所述剩余的富氧液体。

5.如权利要求4所述的方法，其中：

所述气态流是经压缩和纯化的流；

在冷凝器中将所述经压缩和纯化的流部分地冷凝；

通过以下方式形成所述富氧蒸气馏分：

       将所述剩余的富氧液体流收集在分离容器中；

将由在所述分离容器内部产生的液相所组成的液相流导入所述冷凝器，并且在所述冷凝器中通过与所述经压缩和纯化流进行间接热交换而使所述液相流部分地蒸发，由此从所述液相流中产生两相流；

将所述两相流导入所述分离容器并且在所述分离容器的内部使所述两相流的液相与蒸气相分离以形成富氧蒸气馏分，并且将所述液相连同所述剩余的富氧液体流收集在所述分离容器中；和

通过从所述分离容器中排放出所述富氧蒸气馏分的流，而形成所述氧产品流。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述冷凝器位于主蒸馏塔底部区中使得冷凝的空气与由所述精馏所产生的下降的液体混合，由此产生作为所述主蒸馏塔中的塔底物的粗液氧。

7.如权利要求6所述的方法，其中：

用部分的所述液氮流在所述主蒸馏塔中回流；和

所述废物流与所述粗液氧流间接地交换热，使得在减压之前将所述粗液氧流低温冷却。

8.如权利要求4所述的方法，其中：

所述气态流是由所述富氮蒸气塔顶馏出物组成；

通过将富含液氧的流减压并且使所述剩余的富氧液体流在热虹吸式再沸器内部通过并且与所述气态流进行间接热交换，而在所述剩余的富氧液体流与所述气态流之间间接地交换热，由此通过所述剩余富氧液体流的部分蒸发而产生所述蒸气馏分并且通过所述气流的冷凝而产生冷凝液流；和

将所述冷凝液流导入所述主蒸馏塔作为连同所述液氮流的回流。

9.如权利要求8所述的方法，其中在所述粗液氧流的减压之前使所述废物流与所述粗液氧流进行间接热交换，以便将所述粗液氧流低温冷却。

10.如权利要求1所述的方法，其中将所述剩余的富氧液体流加压以便也将所述氧产品流加压。

11.如权利要求1所述的方法，其中将液氮制冷流导入所述主蒸馏塔以给予制冷。